[发明专利]一种双向弹簧缓冲的可变气门系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机可变气门液压缓冲机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者又可细分为基于凸轮的机械可变配气技术和基于凸轮的电液可变配气技术，其中，基于凸轮的机械可变配气技术主要通过一系列的凸轮和齿轮来改变气门的运动规律，因此结构相对简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变，而基于凸轮的电液可变配气技术，气门行程一部分由凸轮提供，另一部分由液压弹性改变，其特点为，气门可变程度更灵活，耗能也较低。无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程、持续期及运动次数。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。

克服这种性能限制的一个途径是如中国专利（申请号CN102606251）中所述，在电液系统中加入一对相对的弹簧，其与系统的运动质量一起来产生弹簧质量谐振或摆动系统，可以实现较高的系统响应和较好的缓冲，然而其气门弹簧的固定导致最大升程处必须要采用额外缓冲，因此其也采用小孔节流原理，不能随着供油压力的变化而实现最佳的缓冲。

发动机供油压力一般是可变的，在低转速下供油压力较低，在高转速下供油压力较高，如果在实际过程中只针对最大供油压力优化，必然会导致额外的能量损失，因此最佳的缓冲策略是根据不同的供油压力实现不同的弹簧缓冲力。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种双向弹簧缓冲的可变气门系统，该系统主要由壳体、致动活塞、缓冲活塞、两个可移动挡板、缓冲弹簧、电磁阀构成，利用电磁阀控制可变气门系统的开启与关闭，利用缓冲弹簧与两个可移动挡板进行落座与最大升程处的缓冲，利用缓冲活塞控制缓冲弹簧的预紧力，从而在缓冲过程中，可以根据不同的供油压力下能够实现与之相适应的缓冲效果，本发明适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

为了解决上述技术问题，本发明一种双向弹簧缓冲的可变气门系统，包括壳体、第一液压油通道、第二液压油通道和第三液压油通道；所述壳体包括上腔体和下腔体，所述上腔体内设有可沿轴向移动的致动活塞，与所述致动活塞相连的活塞杆贯穿下腔体后与发动机气门连接；所述壳体的壁上设有用于连通第一液压油通道和致动活塞上部液压腔的油孔、用于连通第二液压油通道和致动活塞下部液压腔的油孔、用于连接至第三液压油通道的油孔；所述活塞杆的上部设有第一环形凹槽，在气门回落缓冲时始终与所述第三液压油通道相通，所述活塞杆的下部设有第二环形凹槽；所述下腔体中设有自上而下地套在活塞杆上的第一固定挡圈、第一活动挡板、缓冲弹簧、缓冲活塞、第二活动挡板和第二固定挡圈；所述第一活动挡板、所述缓冲活塞和第二活动挡板与所述活塞杆滑动配合，所述缓冲活塞和第二活动挡板配合；所述第一固定挡圈与所述第二固定挡圈固定与所述活塞杆上，所述第一固定挡圈用于限制所述第一活动挡板的顶端位置，所述第二固定挡圈用于限制所述第二活动挡板的底端位置；在所述致动活塞处于轴向最上端时，所述第一活动挡板未与第一固定挡圈接触；在所述致动活塞处于轴向最下端时，所述第二活动挡板未与所述第二固定挡圈接触；所述缓冲活塞、所述第二活动挡板和所述活塞杆三者之间形成一封闭的可移动液压腔；所述缓冲活塞横截面积大于所述致动活塞横截面积；所述第一环形凹槽中设有第一油孔，所述第二环形凹槽中设有第二油孔，所述第一油孔和第二油孔之间设有通道，所述第二油孔与所述可移动液压腔相通；所述第一液压油通道和所述第二液压油通道与一两位四通电磁阀连接，所述第一液压油通道、所述第二液压油通道和两位四通电磁阀一起控制所述致动活塞的轴向移动，所述第三液压油通道与一两位两通电磁阀连接，所述第三液压油通道和两位两通电磁阀一起控制所述缓冲活塞的轴向移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：